Geología Física, Primera Edición de la Universidad de Saskatchewan

El manto es capaz de convectar porque puede deformarse fluyendo durante escalas de tiempo muy largas. Esto significa que las placas tectónicas flotan sobre el manto, como una balsa que flota en el agua, en lugar de descansar sobre el manto como una balsa asentada en el suelo. La altura a la que flote la litosfera dependerá del equilibrio entre la gravedad que tira de ella hacia abajo y la fuerza de flotación, ya que el manto resiste el movimiento descendente de la litosfera. La isostasia es el estado en el que la fuerza de gravedad que tira de la placa hacia el centro de la Tierra se equilibra con la resistencia del manto a dejar que la placa se hunda.

Para ver cómo funciona la isostasia, considere las balsas de la figura 3.18. La balsa de la derecha está asentada sobre hormigón sólido. La balsa permanecerá a la misma altura tanto si hay dos personas en ella como si hay cuatro, porque el hormigón es demasiado fuerte para deformarse. En cambio, la isostasia está en juego para las balsas de la izquierda, que flotan en una piscina llena de mantequilla de cacahuete. Con una sola persona a bordo, la balsa flota en lo alto de la mantequilla de cacahuete, pero con tres personas se hunde peligrosamente. En este ejemplo se utiliza mantequilla de cacahuete, en lugar de agua, porque la viscosidad de la mantequilla de cacahuete (su rigidez o resistencia a fluir) representa mejor la relación entre las placas tectónicas y el manto. Aunque la mantequilla de cacahuete tiene una densidad similar a la del agua, su mayor viscosidad significa que si se añade una persona a una balsa, ésta tardará más en asentarse más abajo en la mantequilla de cacahuete que lo que tardaría la balsa en hundirse en el agua.

La relación de la corteza terrestre con el manto es similar a la relación de las balsas con la mantequilla de cacahuete. La balsa con una persona en ella flota cómodamente en altura. Incluso con tres personas la balsa es menos densa que la mantequilla de cacahuete, por lo que flota, pero flota incómodamente baja para esas tres personas. La corteza, con una densidad media de unos 2,6 g/cm3, es menos densa que el manto (densidad media de ~3,4 g/cm3 cerca de la superficie, pero más en profundidad), por lo que flota sobre el manto. Cuando se añade peso a la corteza mediante el proceso de construcción de montañas, la corteza se hunde lentamente en el manto, y el material del manto que estaba allí se aparta (Figura 3.19, izquierda). Cuando la erosión elimina material de las montañas a lo largo de decenas de millones de años, disminuyendo el peso, la corteza rebota y la roca del manto vuelve a fluir (Figura 3.19, derecha).

Isostasia y rebote glacial

La corteza y el manto responden de forma similar a la glaciación. Las gruesas acumulaciones de hielo glacial añaden peso a la corteza, y ésta se hunde, empujando el manto hacia fuera. La capa de hielo de Groenlandia, con más de 2.500 m de espesor, ha hundido la corteza por debajo del nivel del mar (Figura 3.20a). Cuando el hielo se derrita, la corteza y el manto rebotarán lentamente (Figura 3.20b), pero el rebote completo tardará probablemente más de 10.000 años (3.20c).

Grandes zonas de Canadá siguen repuntando como consecuencia de la pérdida de hielo glacial de los últimos 12.000 años, al igual que otras partes del mundo (Figura 3.21). La mayor tasa de elevación se da en una amplia zona al oeste de la bahía de Hudson, donde la capa de hielo de las Laurentides era la más gruesa, con más de 3.000 m. El hielo abandonó finalmente esta región hace unos 8.000 años, y la corteza está repuntando actualmente a una velocidad de casi 2 cm/año. También se está produciendo un fuerte rebote isostático en el norte de Europa, donde el manto de hielo fennoescandinavo era más grueso, y en la parte oriental de la Antártida, que también experimentó una importante pérdida de hielo durante el Holoceno.

El rebote glaciar en un lugar supone un hundimiento en las zonas circundantes (Figura 3.21, regiones de color amarillo a rojo). Las regiones que rodean a los antiguos mantos de hielo Laurentide y Fenno-Scandian que se levantaron cuando la roca del manto se apartó y quedó debajo de ellos, ahora se están hundiendo a medida que la roca del manto vuelve a fluir.

¿Cómo puede el manto ser sólido y plástico a la vez?

Tal vez te preguntes cómo es posible que el manto de la Tierra sea una roca sólida y rígida y, sin embargo, convierta y fluya como un líquido muy viscoso. La explicación es que el manto se comporta como un fluido no newtoniano, lo que significa que responde de forma diferente a las tensiones dependiendo de la rapidez con la que se aplique la tensión.

Un buen ejemplo de comportamiento no newtoniano es la deformación del Silly Putty, que puede rebotar cuando se comprime rápidamente al dejarlo caer, y se romperá si se tira de él bruscamente. Pero se deformará de forma líquida si se aplica la tensión lentamente. La fuerza de la gravedad aplicada durante un periodo de horas puede hacer que se deforme como un líquido, goteando a través de un agujero en un tablero de cristal (Figura 3.22). Del mismo modo, el manto fluirá cuando se le someta a la tensión lenta pero constante de una capa de hielo en crecimiento (o en fusión).